способ и устройство для соединения автопокрышек в стопы и стоп между собой крепежными деталями из резины

Формула изобретения

1. Способ неразъемного соединения автопокрышек в стопы и стоп между собой крепежными деталями, отличающийся тем, что по мере укладки автопокрышек и наращивания стопы, в них по кондуктору сверлят отверстия, через которые с помощью конусных наконечников пропускают полые стержни перфораторов с размещенными внутри обжатыми крепежными деталями - резиновыми стержнями-сшивателями, диаметр которых больше диаметра отверстий в автопокрышках, причем при продвижении стержней перфораторов начинают вытесняться стержни-сшиватели из полостей стержней перфораторов, выталкивая при этом конусные наконечники, а выступая над поверхностью сшиваемых автопокрышек освободившиеся концы стержней-сшивателей образуют заклепочные головки, после чего при обратном ходе стержней перфораторов оставшуюся часть длины стержней-сшивателей выталкивают из каналов стержней перфораторов, образуя заклепочные головки на вторых концах стержней-сшивателей.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что неразъемное соединение автопокрышек выполняют стержнями-сшивателями из стойкого против разрушения во времени упругого материала, долговечность которого сопоставима с долговечностью материала самих автопокрышек, что обеспечит взаимную ориентацию сопряженных автопокрышек в ходе длительной эксплуатации стопы.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стержни-сшиватели выполняются с центральными каналами, в выступающие из тела автопокрышек участки которых после сшивки вводятся короткие распирающие вставки-сердечники, увеличивающие внешние диаметры этих выступающих частей, формируя увеличенные по размеру заклепочные головки.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что диаметр и число стержней-сшивателей, используемых для соединения автопокрышек и стоп между собой определяют, исходя из требуемой прочности их соединения для преодоления внешних разъединяющих сил.

5. Устройство для соединения автопокрышек между собой в стопы по высоте, а также смежных стоп между собой, отличающееся тем, что оно содержит один или несколько перфораторов-сшивателей, размещенных либо по периметру автопокрышек собираемой стопы, либо один, размещенный на силовой скобе, имеющих пневмо-, гидро- или механическую силовую систему, пустотелые стержни с загрузочными окнами для заготовок стержней-сшивателей, оснащенные поршнями со штоками, размещенными во внутреннем канале переменного диаметра стержней перфораторов для обжатия продвигаемых по этому каналу заготовок стержней-сшивателей, и конусные наконечники, расширяющие отверстия в автопокрышках при протягивании через них пустотелых стержней перфораторов с обжатыми в них заготовками стержней-сшивателей для создания после выведения стержней перфораторов неразъемного соединения автопокрышек посредством упомянутых стержней-сшивателей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области утилизации отходов, в частности - к полнообъемному использованию отработанных автомобильных, тракторных и иных покрышек для колес всех типов и размеров в целом виде, без их разборки и переделки, превращая такие покрышки из трудно осваиваемого, экологически сложного отхода в активное, конкурентоспособное, широковостребованное техническое сырье, полуфабрикат и составную часть изделий: стаканов фундаментов с дешевым неэкструзивным наполнителем, каркасов оснований дорог при прокладке трасс в сложных условиях и т.п.

Наиболее широко изобретение применимо для формирования стуловых и ленточных фундаментов малоэтажных строений жилого и хозяйственного назначения, обычного и сейсмостойкого типа, для тюбингов бытовых колодцев, при дорожно-строительных работах для формирования дорожных оснований в сложных условиях - болот, болотистой местности, в зонах с частым затоплением, для изготовления дренажных труб при мелиоративных работах и т.п.

Известно формирование труб и лотков из отработанных автопокрышек для пропуска воды и выполнения опорных функций при организации мостков и переездов через неровности местности, ручьи, протоки и т.п. Соединения смежных автопокрышек непосредственно между собой не производится. Весь комплект автопокрышек, входящих в стопу, увязывается канатом (шнуром) из синтетического волокна, что обеспечивает относительную монолитность блока и относительную длительность эксплуатации таких стоп. Срок службы конструкции, в принципе, определяется длительностью разрушения резины и синтетического материала каната под воздействием света, воздуха и др. агрессивных факторов. (Заметка "Мысль интересная", ж. Изобретатель и рационализатор, 12 за 1993 г., с.23, о нижегородских изобретателях В.Б. и Вл.Б. Черкуновых). Однако такое решение имеет ряд недостатков:

- нет надежного соединения автопокрышек между собой по высоте стопы (при их увязке веревками - шнурами), как не предусмотрено и связи смежных стоп между собой, что в условиях переменных динамических нагрузок, например, при проезде транспорта, повлечет расползание собраных конструкций, следовательно, к разрушению дорожного полотна,

- ненадежность сохранения формы и плотности стопы.

Известно устройство фундамент из автопокрышек, в котором они укладываются послойно, причем каждый последующий слой укладывается со смещением автопокрышек разных слоев на 1/2 их диаметра. Свободное пространство между автопокрышками и внутри них заполняется бетоном или насыпным наполнителем. Автопокрышки не соединяются между собой каким- либо крепежом, но во избежание их произвольного смещения на боковых кольцевых поверхностях (буртах) выфрезеровываются прямые или радиально-концентрические пазы и гребни, входящие в соответствующие выступы и пазы в смежных слоях автопокрышек. Такая конструкция не выполняет сейсмозащитных функций (японская заявка 51-21241, oпубл. 01.08.76 г. , национальная классификация 5-532, заявл. 12.10.72, 47-10432, заявитель Ясумото Кидзи "Способ изготовления блоков из старых автомобильных шин, используемых в качестве строительного материала", МКИ E 02 C 29/02).

Таким образом автопокрышки являются своего рода опалубкой, играющей одновременно роль каркаса фундамента, обеспечивая жесткую монолитность. Однако в этом решении не предусматривается неразъемное соединение автопокрышек между собой вдоль продольной оси стопы (например, при использовании автопокрышек для формирования дренажных труб), процесс фрезерования пазов и гребней для сопряжения автопокрышек сложен.

Наиболее близким из известного являются способ и устройство для соединения автопокрышек, уложенных горизонтальными слоями со смещением одного слоя относительно другого. Пустоты в слоях заполняются наполнителем, нижний слой заанкерен к основанию, автопокрышки в слоях стянуты металлическим скобами, а послойно - вертикальными металлическими стержнями, пропущенными через боковины автопокрышек. Через скобы и стержни пропускаются троссы. Каждая автопокрышка стянута дисками с помощью болтов (а.с. СССР 1779273, кл. МКИ E 01 С 3/00, 30.11.92). Недостатками являются: большая металлоемкость - скобы, штыри, обвязочный тросс, диски, крепеж; недолговечность конструкции - в кислой болотной среде металл разрушается коррозией за 10-15 лет, тогда как стойкость резиновой основы автопокрышек в этих условиях при отсутствии воздействия света и воздуха, губительных для полимеров, по оценкам специалистов, - 10000 (десять тысяч !!) лет. Вводя 50-100-кратную поправку на чрезмерный оптимизм, принимаем долговечность автопокрышек, находящихся в подобных условиях, равной 10-200 лет, что тоже, можно согласиться, неплохо.

Задачами изобретения являются:

1. Расширение перечня видов утилизации отработанных покрышек в разнообразных долговечных конструкциях актуального назначения.

2. Несложность устройств, и даже их портативность, для соединения автопокрышек в стопы и стоп между собой.

3. Стабильная долговечность конструкции.

4. Минимальные затраты на возведение фундаментов (по материалам).

5. Высокая экономичность строительных работ.

6. Эффективная вибро- и сейсмостойкость возводимых построек.

7. Простота технологии, позволяющая вести многие строительные процессы даже силами самих застройщиков.

8. Возможность промышленного производства типовых строительных полуфабрикатов для их продажи потребителям.

Кроме того, изобретение обеспечивает:

1. Полную утилизацию трудноиспользуемого в настоящее время все возрастающего объема изношенных автопокрышек без экологически вредных последствий.

2. Исключение спонтанных длительно тлеющих пожаров на свалках отработанных автопокрышек и связанных с этим значительных малоэффективных затрат на их тушение.

3. Высвобождение значительных земельных площадей, занятых такими свалками.

4. Отказ от внешне простейшего, но не самого эффективного способа утилизации автопокрышек - их сжигания.

5. Решение вопроса с отработанными автопокрышками без сложных вторичных экологических проблем, связанных со значительными кап. вложениями на организацию предприятий для сжигания, требующих значительных текущих энергетических и эксплуатационных затрат.

6. Хороший задел на перспективу работы в расчете на объемы ныне накопившихся отработанных автопокрышек и обширность рынка малоэтажных построек.

7. Полное освоение существенно возобновляемых запасов сырья - за счет вновь поступающих на свалки отработанных автопокрышек.

Для решения поставленных задач соединения автопокрышек в стопы и стоп между собой крепежными резиновыми деталями способ включает сверление разметочных отверстий в автопокрышках, последовательную укладку автопокрышек в стопу, ориентирование автопокрышек относительно друг друга по разметочным отверстиям, фиксирование сопряженных автопокрышек, расширение их совмещенных разметочных отверстий конусными наконечниками перфораторов, продвижение последних в совмещенные разметочные отверстия, обжим и продвижение по каналам перфораторов заготовок стержней-сшивателей из резины, диаметры которых в свободном состоянии больше диаметров разметочных отверстий в буртах автопокрышек, выталкивание наконечников и сшивающих стержней из перфораторов-сшивателей, оставляя последние в теле сшиваемых автопокрышек во время реверсивного хода перфораторов.

Неразъемное соединение автопокрышек выполняется соединительными стержнями из стойкого против разрушения вязкого материала, долговечность которого сопоставима с долговечностью материала самих автопокрышек, чем обеспечивается надежность работы соединения в ходе длительной эксплуатации. Соединительные стержни могут выполняться с центральным каналом небольшого диаметра, в концевые участки которого, выступающие после сшивки из тела автопокрышек, вводятся короткие распорные вставки-сердечники, увеличивая диаметр соединительного стержня, формируя тем самым своего рода "заклепочные головки". Число и диаметр соединительных стержней, используемых для сшивания автопокрышек между собой, а также при сшивании смежных стоп определяется требуемым сопротивлением действию разъединяющих сил.

Устройство для соединения автопокрышек между собой в стопы по высоте, а также смежных стоп между собой включает пустотелый перфоратор-сшиватель, связанный с пневмо-, гидро- или механической системой, обеспечивающей его перемещения и действия по определенному циклу. Перфоратор-сшиватель подвижно закреплен к неподвижному основанию или на силовой раздвижной скобе, закрепляемой на автопокрышках. Перфоратор-сшиватель имеет сквозной продольный канал переменного диаметра, загрузочное окно для подачи заготовок соединительных стержней. В канале размещается и поршень со штоком для обжима стержней в сужающейся части канала в ходе их продвижения по нему и их выталкивания из него по достижении ими заданного положения относительно тела сшиваемых покрышек. После выталкивания из перфоратора конусного наконечника, а затем и соединительного стержня с оставлением его в теле сшиваемых автопокрышек происходит реверсивное перемещение перфоратора с его выведением из тела автопокрышек. На этом месте образуется неразъемное соединение в виде защемленного с натягом соединительного стержня.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показана общая компоновка устройства для формирования и сшивки стоп из автопокрышек, на фиг.2 - конструктивная схема перфоратора-сшивателя автопокрышек в стопы, на фиг.3 - работа стопы автопокрышек в качестве стулового фундамента в условиях воздействия на постройку горизонтальной составляющей сейсмического толчка, на фиг.4 - блок стулового фундамента, заполненного разными наполнителями, изменяющими его свойства, на фиг.5 - усиленный комбинированный блок из стоп автопокрышек разного диаметра, вложенных друг в друга, для сейсмоустойчивых построек, на фиг.6 - колодец бытовой, собраный из резиновых тюбингов, соединенных между собой совмещающими штифтами, на фиг.7 - схема постройки с ординарными стуловыми фундаментами общего назначения, на фиг.8 - схема сейсмостойкой постройки на усиленных стуловых блоках, показанных на фиг.5; на фиг. 9 - схема формирования углового участка ленточного фундамента постройки с использованием стоп автопокрышек, заполненных неэкструзивным материалом, на фиг. 10 - схемы колец-кондукторов для разметки и сверловки автопокрышек при их подготовке к сшивке (от 3 до 16 отв.), на фиг.11 - подготовка и формирование основания дороги при прохождения болотистых участков со сшивкой автопокрышек в стопы, а также их соединение между собой послойно, на фиг.12 - 24 - последовательно показаны фазы перфорирования и сшивки автопокрышек в стопы для фундаментов.

На чертежах позициями обозначены:

1 - шахта накопительная

2 - стойка крана-укосины

3 - консоль крана-укосины

4 - опорное кольцо

5 - гидроцилиндр шагового перемещения опорного кольца

6 - поддон для стопы автопокрышек

7 - прижимной диск

8 - выдвижной прижим

9 - прижимной диск

10 - выдвижной прижим

13 - покрышки, соединенные и подаваемые

14 - покрышка, подготовленная и подаваемая на сшивку

15 - стержень перфоратора-сшивателя

16 - наконечник перфоратора-сшивателя

17 - загрузочное окно в стержне перфоратора-сшивателя

18 - направляющая втулка

19 - замыкатель-фиксатор направляющей втулки

20 - смазочная полость втулки 18

21 - емкость для смазки

22 - гидроцилиндр перемещения направляющей втулки и перфоратора-сшивателя

24 - заготовка соединительного стержня обжатая

25 - заготовка соединительного стержня обжимаемая

26 - заготовка соединительного стержня, подаваемого на сшивку

27 - кондуктор для разметки и сверления отверстий в буртах автопокрышек

28 - гидроцилиндр обжатия и вытеснения соединительных стержней

29 - шток гидроцилиндра 28

30 - поршень штока 29

31 - совмещающий штифт автопокрышек

32 - отверстия в прижимах 8 и 10 для прохождения перфоратора-сшивателя

33 - разметочные отверстия в автопокрышка

34 - бурт сшиваемой автопокрышки

35 - освободившееся место для очередного сшивного стержня-заклепки

36 - сшивной стержень-заклепка

37 - 1-я сшиваемая автопокрышка

38 - 2-я сшиваемая автопокрышка

39 - скоба переменной длины сшивного устройства

40 - головка прижимная

41 - шток гидроцилиндра

42 - гидроцилиндр прижимной

43 - вставка-сердечник распорная для головок стержней-заклепок

Устройство блока сборки стоп (фиг.1) представляет собой рабочую шахту 1, в которую опускается опорное кольцо 4 со сшитыми автопокрышками 13 по мере их сшивания. Глубина шахты 1 определяет число автопокрышек, входящих в набор стопы.

Как вариант, рабочая зона устройства для соединения автопокрышек может быть поднята над уровнем пола помещения на величину максимальной предполагаемой высоты стопы автопокрышек, а опорное кольцо 4 опускается до уровня пола. Рабочей шахты 1 в таком случае не требуется.

В пространстве внутреннего диаметра автопокрышек размещается механизм их фиксации при перфорировании, состоящий из дисков 7 и 9, выдвижных прижимов 8 и 10 с гидроцилиндрами 11 и зажимных гидроцилиндров 12, создающих плоскую поверхность в зонах перфорирования и скрепления (сшивки) автопокрышек 13. Вблизи шахты 1 устанавливается стойка 2 с поворотной консолью крана-укосины 3 для подачи на сшивку очередных, подготовленных (просверленных по периметру с помощью кондуктора) автопокрышек 14 (фиг.1).

Блок устройства для сшивания автопокрышек между собой по периметру является составной частью устройства для сборки стоп, описанного выше. Количество перфораторов-сшивателей равно числу точек сшивки по периметру сшиваемых покрышек. Он состоит из пустотелого стержня 15 перфоратора-сшивателя с наконечником 16. Стержень 15 перфоратора-сшивателя пропущен сквозь направляющую втулку 18, имеющую смазочную полость 20, связанную с емкостью для смазки 21. Перфоратор-сшиватель соединен с гидроцилиндром 22 и направляющей втулкой 18. На торцевой части перфоратора-сшивателя установлен гидроцилиндр 22, шток 29 которого вместе с поршнем 30 перемещается по внутреннему каналу 35 и предназначен для обжима и продвижения заготовкой резиновых соединительных стержней 24, 25 и 26 по внутреннему каналу переменного диаметра. Гидравлическая система коммутации обоих гидроцилиндров 22 и 28 обеспечивает выполнение требуемого цикла возвратно-поступательного взаимоперемещения стержня 15 перфоратора-сшивателя и штока 29 с поршнем 30 относительно друг друга. На стержне 15 предусмотрено окно 17 для загрузки очередных заготовок соединительных стержней 26 по мере сшивки автопокрышек 13 и 14. На выдвижном прижиме 8 установлен замыкатель 19, неподвижно фиксирующий направляющую втулку 18 на теле прижима 8. В крайне отведенном (верхнем) положении стержень перфоратора-сшивателя 15 удерживается фиксатором 20 в положении готовности блока к следующему рабочему ходу.

Переносное (портативное) устройство для сшивания автопокрышек, лежащих в одной плоскости "на ребро" (фиг. 9, 11, 25, 26 и 27) из смежных стоп, представляет собой основание - раздвижную скобу 39 (фиг. 26) переменной длины за счет, например, работы встроенного в ее тело гидроцилиндра, приводящего в исходное рабочее положение (фиг. 25 и 26) расположенные на ней перфоратор-сшиватель и упор-головку 40, либо иное механическое устройство того же назначения. Окончательное сжатие сшиваемых поверхностей выполняется гидроцилиндрами 42 (фиг. 25 и 26). Вместо пропуска стержня 15 перфоратора-сшивателя через отверстия 32 (фиг.2) в прижимах 8 и 19 эти функции в портативном варианте выполняет глубокая чаша прижимной головки 40 (фиг.25 и 26), принимая в свою полость вытесняемый наконечник 16. Во всем прочем функции конструктивных узлов портативного сшивающего устройства аналогичны функциям стационарного устройства для формирования стоп.

Работа перфоратора-сшивателя при сшивании автопокрышек в стопы и смежных автопокрышек "на ребро" осуществляется следующим образом: подготовка очередной автопокрышки к сшивке ведется с помощью кондуктора 27 и сверла путем выполнения необходимого числа отверстий 33 (фиг.2, 12, 13 и 14), диаметр которых ориентировочно равен (0,4-0,6) диаметра перфорирующего стержня перфоратора-сшивателя, с учетом упругости резины автопокрышки. Сшиваемые автопокрышки 13, 14 и 38 после подготовки - предварительной сверловки отверстий поочередно укладываются на опорное кольцо 6. После ориентации автопокрышек 13 относительно друг друга по отверстиям 33 и относительно отверстий 32 выдвижных прижимов 8 и 10, сопряженные автопокрышки фиксируются (зажимаются) посредством гидроцилиндров 12. Блоки перфораторов-сшивателей приводятся в рабочее положение путем их фиксации направляющей втулкой 18 и замыкателями 19. Гидроцилиндром 22 включается рабочий ход перфоратора-сшивателя. Проходя через полость направляющей втулки 18, внешняя поверхность стержня 15 перфоратора-сшивателя смазывается, облегчая его прохождение через отверстие 33 в теле автопокрышек. Отверстие 33 упруго расширяется наконечником 16. Пройдя через внешнюю 9 (верхнюю) стенку 2-ой покрышки 38 (фиг. 18), наконечник 16 внедряется в отверстие 33 второй (нижней) стенки автопокрышки 38 и далее - в автопокрышку, лежащую ниже (фиг.19). По выходу в полость 1-ой покрышки (фиг. 20) поступательное движение перфоратора-сшивателя прекращается. Вступает в работу гидроцилиндр 28, который своим штоком 29 с поршнем 30 продвигает заготовку 26, а та - заготовку 25 и далее заготовку 24. Заготовка 24, продвигаясь, выталкивает конусный наконечник 16, который свободно падает в полость автопокрышки 27. Поршень 30 гидроцилиндра 28 продолжает проталкивать заготовки 24, 25 и 26, пока часть заготовки 24 не выступит в достаточной степени из канала стержня 15 (фиг. 21). Освободившись от сдавливания, она расширяется, образуя головку (фиг.21 и 22). В это время прекращается действие гидроцилиндра 28 и включается обратный ход перфоратора-сшивателя (реверс) с помощью гидроцилиндра 22. Направляющая втулка 18, удерживаемая на месте замыкателем 19, остается в прежнем положении, заставляя перфоратор-сшиватель перемещаться в обратном направлении, вытягивая стержень 15 из тела автопокрышек 37 и 38. Одновременно из его внутреннего канала выталкивается остаток стержня-заготовки 24, который, освободившись от обжима, расширяется, заполняя с натягом отверстие 33 и образуя утолщение (головку) на втором конце стержня (фиг.23), завершая сшивание двух очередных автопокрышек в стопу. Далее стержень 15 перфоратора-сшивателя выходит из тела поверх лежащей автопокрышки 38 и занимает крайнезаднее положение. Шток 29 гидроцилиндра 28 также отходит в крайневерхнее положение, освобождая окно 17, через которое после обмазки в мыльно-масляной эмульсии в канал 22 стержня 15 вводится очередная заготовка 26. Выдвижные прижимы 8 и 10 отводятся в исходное положение. По действием гидроцилиндра 5 опорное кольцо 6 опускается на шаг вниз, освобождая место для укладки на сшивку очередной автопокрышки 14, подаваемой краном-укосиной 3. Цикл сшивки завершен. Устройство готово к очередному рабочему циклу.

Разъемное соединение автопокрышек выполняется при статическом использовании стоп в вертикальном положении, например, тюбинги для бытовых колодцев 9 (фиг.6), некоторых типов стуловых фундаментов. В этих случаях подготовка покрышек ограничивается сверлением отверстий по периметру с помощью кондукторов, в которые вставляют штифты 31 для обеспечения ориентации автопокрышек относительно друг друга в горизонтальной плоскости в ходе эксплуатации.

Соединение автопокрышек "на ребро" имеет особенности, диктуемые спецификой условий ведения процесса. Скоба 39 в раздвинутом виде вводится выступающими частями гидроцилиндров в полости смежных автопокрышек, подлежащих сшивке, и замыкается (уменьшает свою длину), после чего вступает в работу гидроцилиндр 42, сжимающий перфорируемые поверхности. Затем следует прокалывание этих поверхностей с введением соединительных стержней-заклепок (фиг. 27, 28 и 29). При необходимости усиления связи по соображениям прочности между сшиваемыми автопокрышками устанавливаются 2-3 заклепки.